远距离不停车刷卡停车场管理系统

许伦辉，张雪

（江西理工大学 电气工程及自动化学院，江西 赣州 341000）

0 引言

随着汽车作为一种快速舒适的交通工具进入千家万户，交通拥堵、停车难等问题也随之而来，给人们的出行带来了一些烦恼。为了提高人们的生活质量和出行安全，很多停车场管理系统的研究成果在一定程度上缓解了交通压力，解决了部分停车难的问题［1］。目前，越来越多的设计方案趋于信息化、智能化、网络化发展，也成为我们研究的重点。

1 设计思路

内部停车场常见的一般有小汽车和面包车两种汽车类型，面包车长度比小汽车长度要长，所以停车场内分为面包车停放区域和小汽车停放区域［2］。为了能让车辆不停车进入停车场（前提是持永久卡的车辆）并快速找到停车位而提出了一种IC卡结合蓝牙无线通讯方式的远距离不停车刷卡停车场管理系统设计方案。

当车辆进入识别区域，主机控制系统通过蓝牙无线模块获取IC卡信息，包括车主身份、汽车类型、账户余额等信息，并根据停车场内空车车位信息的反馈，合理分析并分配车辆车位，然后将信息记录写入IC卡，并将IC卡的卡号和分配好的车位号在显示屏中显示出来，同时启动道闸，开始计时计费系统。当车辆驶出停车场时，通过蓝牙模块，主机控制系统与IC卡互通信息，在开启道闸时停止计时计费系统，并自动扣除停车费用。

整体设计采用模块化方式设计，操作方便，具有很高的扩展性。该系统包括主机模块、蓝牙模块、显示模块、存储器模块、处理器监控模块、时钟模块等，其系统框图如图1所示。

图1 系统框图

2 硬件设计

主电路包含了蓝牙模块、显示模块、存储器模块、处理器监控模块、时钟模块等，该系统主要对蓝牙模块、存储器模块、处理器监控模块选型并进行电路设计。

2.1 主控芯片的选型

本系统采用的主控芯片是三星公司生产的S3C2440芯片。三星公司的16/32位精简指令集（RISC）微处理器S3C2440是一款低功耗、高性能的小型芯片，整体系统成本低且提供了丰富的内部设备，具有独立的16 KB指令高速缓存和16 KB数据高速缓存。S3C2440A芯片集成的片上功能有外部存储控制器（SDRAM控制）、4通道DMA（存储器直接访问控制器）、3通道UART（通用异步收发器）、2通道SPI（串行外设接口）、4通道PWM定时器和1通道内部定时器/看门狗定时器、8通道10位ADC和触摸屏接口、具有日历功能的RTC和摄像头接口等［3］，为整个停车场管理系统提供了较全面的硬件设计平台，可拓展性强。

2.2 蓝牙模块电路设计

2.2.1 蓝牙射频前端模块

图2 RDAT212模块结构图

蓝牙无线通讯模式在手机、车载等领域已有广泛的应用，无需传统的电线模式，且通讯距离可以在0到100 m内设定。根据发射出不同的输出功率，蓝牙传输距离可以分为三段:Class1为100m 左右;Class2为10 m左右，Class3在2～3 m之间。在该设计中，选择发射功率小于4 mW，即蓝牙传输距离在10 m左右。锐迪科微电子公司的RDAT212芯片集成了PA（功率放大器）、LNA（低噪声放大器）、T/R射频开关 Switch、PA bypass和LNA bypass功能于一体。当在PA bypass状态下不消耗电流，在LNA bypass状态下不但可以作为省电模式，还能增大接收机的动态范围［4］。其RDAT212模块结构如图2所示。

2.2.2 蓝牙模块与主控芯片的连接

蓝牙模块采用GC－02芯片，该芯片自带高效板载天线，有丰富的电路接口，是高质量的Class2蓝牙模块［5］。

当车辆进入蓝牙射频区域，RDAT212射频前端模块将射频信号放大，通过射频开关将信号传送到天线，射频信号经低噪声放大器放大后在GC－02芯片下变频，并通过UART将IC卡内的信息传送给主机［6］。GC－02芯片的UART－RXD、UART－TXD分别连接到主控芯片的TXD0和RXD0管脚上，该两个管脚负责数据的传输。GC－02芯片的四个SPI管脚分别连接到主控芯片的SPIMOSI、SPIMISO、SPICLK和nSS_SPI管脚上，用于应用软件的编程接口，方便软件编程的调试。其电路连接如图3所示。

2.3 存储器模块电路设计

存储器模块用来存储各类信息，包括用户个人资料、汽车资料、用户账户资料及出入停车场资料。AT24C08提供8192位的串行电可擦写可编程只读存储器（EEPROM），通过I2C总线接口可以实现一个专门的写保护功能，适用于许多要求低功耗和低电压操作系统［7］。SCL是一个串行时钟输入管脚，连接到主控芯片GPE14管脚上，用于产生器件所有数据发送或接收的时钟;SDA是一个开漏输出管脚，连接到主控芯片GPE15管脚上，用于器件所有数据的发送或接收;A0、A1、A2是器件地址输入端，全部接地。存储器电路如图4所示。

2.4 处理器监控模块电路设计

图3 蓝牙模块电路

图4 存储器电路

若在没有人的情况下CPU运行出现异常导致系统卡在一个地方时，一般电路中会设计一个处理器监控电路，它具有掉电复位、手动复位及看门狗等功能。该系统选用EM6323芯片，通过程序控制不断喂狗，即定时地将高电平送到WDI管脚上［8］，此时若出现异常，写看门狗引脚的程序便不能被执行，EM6323芯片上的WDI管脚就得不到高电平信号，从而发出一个复位信号，使程序从程序存储器的起始位置执行，实现了系统自动复位功能，确保系统正常运行。处理器监控电路如图5所示，/MR为手动复位端，WDI是看门狗管脚，RESET是复位端，连接到主控芯片nRESET管脚上。

图5 处理器监控电路

3 软件设计

软件编程采用模块化管理方式，分别设计了IC卡管理子系统、信息管理子系统、车辆进出子系统、计时计费子系统和蓝牙通信子系统等。

图6 主程序流程图

蓝牙通信子系统主要是将IC卡内的数据与上位机交换，实现读卡和修改卡的功能;IC卡管理子系统主要负责用户卡的发行、初始化设置和挂失等操作;信息管理子系统又包括数据存储子系统、数据查询子系统和数据管理子系统。数据存储子系统主要对车辆进出信息及停车费用进行记录。数据查询子系统主要是生成各类报表，方便从数据库中查询目标数据。数据管理子系统可以实现系统数据备份、修改和整理等功能;车辆进出子系统主要是控制道闸的开启和预防砸人砸车功能;计时计费子系统主要用来计算停车场费用。其主程序流程图如图6所示。

通过主程序协调各类子系统程序，从而使系统有条不紊的运行。

4 结束语

本文分析了目前停车场管理系统的状况，针对智能化不停车进入停车场管理提出了一种IC卡结合蓝牙无线通讯方式的远距离不停车刷卡停车场管理系统设计方案。本文重点对蓝牙模块硬件部分进行了分析，并对存储模块和处理器监控模块作了介绍，由于受篇幅的限制，省略了时钟模块、显示模块和道闸模块等电路设计。对软件设计也只作了简单的介绍。该系统采用模块化设计，还可以扩展语音播报器、报警器等功能，为系统以后的完善提供条件。该设计方案基本上实现了系统的不停车管理，但在安全等方面没有完善，还需进一步改进。不停车读卡，大大提高了停车场管理效率，是智能化停车场管理系统的发展趋势。

［1］刘文利.国内停车场管理系统的现状与发展趋势［J］.中国新技术新产品，2011，1（1）:20－20.

［2］文斐.远程读卡在停车场的应用［J］.科技资讯，2010，1（11）:4－5.

［3］三星公司.S3C2440A32位CMOS RISC微控制器用户手册［DB/OL］.（2011－09－22）［2012 －07 －28］.http://www.linuxidc.com/Linux/2011 －09/43528.htm.

［4］李勇.基于蓝牙的智能数据采集系统的设计与实现［D］.武汉:华中科技大学，2008，22－24.

［5］南京国春电气设备有限公司.GC－02蓝牙模块数据手册［DB/OL］.（2008－07）［2012－07－28］.

［6］姜炜军.基于蓝牙技术的智能停车场管理系统的设计与实现［D］.武汉:华中科技大学，2007，24－25.

［7］李宏佳，巍权利，徐晓晓，等.基于非接触IC卡自动计时停车收费系统设计开发［J］.嵌入式系统应用，2007，23（29）:28－29.

［8］ EM微电子.EM6323中文数据手册［DB/OL］.（2006－03－06）［2012－07－28］.